Серная кислота 

Молекулярная формула серной кислоты H2SO4.

Валентность серы в серной кислоте такая же, как в серном ангидриде, т. е. равна шести.

Физические свойства серной кислоты

Серная кислота – бесцветная жидкость, тяжелая (почти вдвое тяжелее воды) и вязкая, как растительное масло. При обычных температурах она нелетуча и поэтому не имеет запаха. При растворении серной кислоты в воде происходит очень

сильное разогревание за счет образования прочных гидратов серной кислоты. Если вливать воду в серную кислоту, то часть воды, не успев смешаться с кислотой, сразу нагревается до кипения. Это вызывает разбрызгивание кислоты и может причинить ожоги.

Если открытый стакан с концентрированной серной кислотой уравновесить на весах, то вскоре чашка со стаканом опустится. Это произойдет потому, что концентрированная серная кислота поглощает из воздуха водяные пары. Поэтому ее применяют для высушивания веществ. В лаборатории для высушивания твердых и жидких веществ пользуются эксикаторами. Эксикатор – сосуд с хорошо притертой крышкой. В него наливают концентрированную серную кислоту, а над ней помещают в чашке или тигле высушиваемое вещество. Влага из него постепенно испаряется и поглощается серной кислотой. Газы осушают, пропуская их через промывные склянки с концентрированной серной кислотой. При попадании на кожу концентрированная серная кислота вызывает сильные ожоги. Поэтому нужно быть крайне осторожным при работе с ней. Попавшую на кожу или ткань серную кислоту необходимо тотчас же смыть большим количеством воды, а затем раствором питьевой соды и вновь водой.

Химические свойства серной кислоты

Будучи двухосновной, серная кислота при взаимодействии с основаниями образует как средние, так и кислые соли в зависимости от количественного соотношения реагирующих веществ:

H2SO4 + NaOH = NaHSO4 + H2O

H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O

Как видно из уравнений, кислая соль получается, когда с каждой грамм–молекулой кислоты в реакцию вступает 1 моль едкого натра, а средняя, когда в реакцию вступают 2 моля едкого натра.

Средние соли серной кислоты называются сульфатами, а кислые – бисульфатами (или гидросульфатами): NaSO4 – сернокислый натрий, или сульфат натрия, NaHSO4 – кислый сернокислый натрий, или бисульфат (гидросульфат) натрия.

Серная кислота реагирует также с основными окислами, образуя сульфат и воду, например:

CuO + H2SO4 = CuSO4 + Н2O

Разбавленная серная кислота взаимодействует с металлами с выделением водорода и образованием соли. Так она взаимодействует лишь с теми металлами, которые расположены в электрохимическом ряду напряжений до водорода. Например:

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2?

На металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений после водорода (медь, ртуть, серебро, золото), разбавленная серная кислота не действует.

Рассмотренные реакции являются общими у серной кислоты с другими кислотами. Но наряду с этим серная кислота обладает также свойствами, отличающими ее от других кислот. Концентрированная серная кислота при нагревании действует почти на все металлы, независимо от положения металла в электрохимическом ряду напряжений. При этом также образуется соль, однако водород не выделяется, а получаются другие продукты, например сернистый газ. Так, при нагревании концентрированной серной кислоты с медью сначала серная кислота окисляет медь до окиси меди, а сама восстанавливается при этом до сернистой кислоты, которая тотчас же разлагается на сернистый газ и воду:

Cu + H2SO4 = CuO + H2SO3 (SO2? и H2O)

Образовавшаяся окись меди реагирует с избытком серной кислоты, образуя соль и воду:

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

Таким образом, в этой реакции окись меди является промежуточным веществом. Сложив уравнения 1 и 2, вы получаете итоговое уравнение реакции, в которое не входят формулы промежуточных продуктов, а только исходных и конечных веществ:

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + 2H2O + SO2?

Подобным же образом серная кислота действует на многие другие металлы. Но концентрированная серная кислота, в отличие от разбавленной, при обычной температуре не действует на железо. Поэтому концентрированную серную кислоту можно сохранять и перевозить в стальной таре. Таким образом, концентрированная и разбавленная серная кислота ведет себя по отношению к металлам так, как если бы это были два разных вещества.

Кусок дерева, опущенный в концентрированную серную кислоту, чернеет: оно обугливается. Обугливание происходит также при действии концентрированной серной кислоты на сахар и некоторые другие органические вещества, состоящие из углерода, водорода и кислорода .

Это происходит потому, что серная кислота отщепляет от таких веществ водород и кислород в виде воды, а углерод освобождается в виде угля. Так, если истолченный сахар смешать с концентрированной серной кислотой в стакане в кашицеобразную массу, через некоторое время масса чернеет и разогревается, и вскоре из стакана начнет выползать пористая угольная масса:

C12H22O11 + H2SO4 C + гидраты H2SO4

Обугливание органических веществ концентрированной серной кислотой происходит за счет образования прочных гидратов серной кислоты.

Как нелетучая и стойкая, концентрированная серная кислота может вытеснять другие летучие кислоты при нагревании c их солями. Так, при нагревании поваренной соли c концентрированной серной кислотой образуется и улетучивается хлористый водород и остается сернокислый натрий:

NaCl + H2SO4 = HCl? + NaHSO4

2NaCl + H2SO4 = 2HCl? + Na2SO4

 

Реакция на серную кислоту и сульфаты

Соли серной кислоты растворимы в воде, за исключением сернокислого бария BaSO4 (а также SrSO4, RaSO4, PbSO4). Если прилить к раствору серной кислоты или какой–либо ее соли раствор хлористого бария BaCl2, то выпадает белый осадок сульфата бария:

 

H2SO4 + BaCl2 = BaSO4? + 2HCl

Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4? + 2NaCl

Сульфат бария BaSO4 нерастворим ни в воде, ни в кислотах. Этим он отличается от других нерастворимых в воде солей бария, как например BaSO4, которые растворяются в кислотах с образованием растворимых соединений.

Соль бария является реактивом на серную кислоту и ее растворимые соли.

Если при приливании раствора соли бария к какому–либо раствору выпадает белый осадок и этот осадок не растворяется после добавки раствора' азотной кислоты, то можно утверждать, что в исследуемом растворе содержится серная кислота или какая–либо ее соль.

НАУЧНЫЕ РАЗДЕЛЫ